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" PROCEDE ET DISPOSITIF POUR EMPÊCHER LA FORMATION
DF BULLES DE VAPEUR DANS LES RECIPIENTS DE REACTION".
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Pour de nombreux processus chimiques, les réci- pients à pression dans lesquels s'effectuent les réactions doivent être maintenus à une température constante. En raison de l'inflammabilité des gaz et liquides à convertir, on utilise notamment dans ce cas, également à des températu. res supérieures à 100 C, de l'eau comme moyen de chauffage et de réfrigération, malgré l'inconvénient quelle doive être introduite sous pression dans le système de chauffage et de réfrigération du réacteur.
En opérant , par exemple, dans un réacteur tubu- laire, l'eau, d'une température de 200 C par exemple, sert, dans la première partie du réacteur, au chauffage des sub- stances à transformer, tandis que dans la partie médiane et à la fin du réacteur, on l'utilise comme agent réfrigé- rant pour évacuer la chaleur de réaction qui se dégage.
Lorsque la réaction est fortement exothermique, c'est-à- dire lorsque la quantité de chaleur à évacuer est très élevée, on doit veiller avant tout à un bon contact entre l'eau de chauffage et de réfrigération et les tubes du réacteur. Les bulles de vapeur dans l'eau, qui provoquent subitement un moins bon passage de chaleur, peuvent entras- ner une explosion du réacteur. Lorsque, par exemple, l'un des tubes de l'enveloppe de chauffage et de réfrigération du réacteur se remplit de vapeur d'eau, du fait que la tension de saturation de la vapeur de l'eau est dépassée, par suite d'une trop forte élévation de la température du réacteur, il se peut que subitement la chaleur de réaction ne puisse plus être évacuée.
La température continue alors à s'élever dans la chambre de réaction, la vitesse de réac- tion augmente fortement et des réactions indésirables,
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pouvant même prendre le caractère d'explosions, sont déclen- chées.
On doit donc veiller, lors du fonctionnement de réacteurs de ce genre, à ce que la tension de saturation de la vapeur de l'eau de chauffage et de réfrigération dans le réacteur ne soit pas dépassée, afin que des bulles de vapeur ne puissent empêcher l'évacuation de la chaleur.
On peut atteindre ce but en établissant une certaine pres- sion d'air ou d'azote dans le réservoir à eau chaude. Tou- tefois, l'eau dissout toujours une certaine quantité d'azote; en outre, ce gaz s'échappe des endroits non étanches du système de canalisation. Ce procédé n'offre donc pas une entière sécurité de service. Selon un autre procédé; qui est meilleur, on pompe l'eau qui se trouve,dans le réservoir à eau chaude, sous sa propre tension de vapeur, au moyen de pompes rotatives dans le système de chauffage et de réfrigération du réacteur, puis, après qu'elle a quitté le réacteur, on la fait passer par une soupape d'étrangle- ment.
Le travail des pompes et l'étranglement font que l'eau; qui se trouve dans le système de chauffage et de réfrigé- @ ration du réacteur, reste sous une pression supérieure à sa tension de saturation de vapeur. Ce procédé est toute- fois peu économique, étant donné que le fort étranglement fait diminuer la vitesse d'écoulement de l'eau, ce qui rend nécessaire l'emploi de pompes puissantes. En outre, un arrêt imprévu des pompes peut provoquer une formation de bulles de vapeur et ainsi une élévation spontanée de la température dans le réacteur.
Or, on a trouvé que lors du refroidissement à l'eau chaude dans une enveloppe de récipient, on peut évi- ter, de façon simple, la formation de bulles de vapeur et travailler sous une pression contrôlable, supérieure à la tension de-vapeur de l'eau pouvant être atteinte (à la température de réaction maximale), en refroidissant au-
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sous de la température de l'eau de chauffage en circulation l'eau qui se trouve dans un récipient auxiliaire, relié au système rempli d'eau chaude, et en maintenant en même temps, dans ce récipient auxiliaire, par introduction sous pression d'un matelas de gaz constitué d'air ou d'azote, une pression supérieure à la tension de saturation de va. peut qui s'établit à la température maximale de l'eau chaude,
le courant d'eau chaude étant uniquement conduit à travers le système rempli d'eau chaude, mais non à travers le récipient auxiliaire. On arrive à ce résultat en reliant, par une conduite étroite diminuant la convex- ion, le récipient principal, agencé comme thermostat et renfermant de l'eau chaude, à un récipient auxiliaire, non parcouru par le courant d'eau chaude. Dans le récipient auxiliaire, l'eau au repos est refroidie à un point tel que sa pression partielle ne change pas lors de modifica- tions de la température dans le système de réaction.-L'eau qui se trouve dans le récipient auxiliaire est alors mise sous une pression d'azote si élevée qu'il ne puisse se for- mer de bulles de vapeur dans tout le circuit d'eau chaude.
Il est recommandé de monter le récipient auxiliaire au- dessus du récipient principal et d'amener la conduite étroi- te de raccordement au point le plus haut du récipient principal. Si l'on veille, en outre, à ce que le récipient principal et le récipient auxiliaire se trouvent à l'en- droit le plus élevé du système, toutes les bulles d'air qui se trouvent dans le système, montent dans le réci- pient auxiliaire. L'espace réservé à l'azote doit être assez grand pour que des modifications du volume d'eau, par exemple lors d'un chauffage, n'influent qu'insensible - ment sur la pression de ce gaz. Un matelas d'azote sup- plémentaire peut être avantageux.
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A titre indicatif, mais nullement limitatif, on a représenté au¯dessin annexé un exemple de mise en oeuvre du procédé conforme à la présente invention.
Le système de chauffage et de réfrigération com- prend le récipient principal 1 et le récipient auxiliaire 2, qui sont reliés entre eux par une tuyauterie étroite 3.
La pompe 4 aspire continuellement l'eau chauffée dans le récipient principal 1 et la presse dans les tubes, 5, du réacteur 6. A l'entrée 7 de ce réacteur, l'eau sert d'a- bord au chauffage du mélange réactionnel amené en continu, tandis que dans la partie médiane et à la sortie 8, elle sert à évacuer la chaleur de réaction. Elle retourne en- suite au récipient principal dans lequel elle est intro- duite tangentiellement sous pression, en passant par la butulire d'entrée 9. Le circuit de l'eau est ainsi fermé.
L'eau qui se trouve dans la partie inférieure du récipient auxiliaire 2 est au repos et ne participe pas à la circula-. tion ; elle est maintenue à la température ordinaire au moyen du petit serpentin réfrigérant 10.
Dans la partie supérieure du récipient auxiliai- re, on introduit, par l'intermédiaire du récipient-tampon !1, de l'azote à environ 30 atm. Cette pression se propage par la sortie inférieure du récipient auxiliaire, dans le récipient principal 1, et de là dans tout le système de chauffage et de réfrigération. Le récipient-tampon 11 sert à augmenter le volume du matelas d'azote, la pression d'a- zote étant maintenue constante par le régulateur automa- tique 12. Dans le récipient auxiliaire 2, se trouve l'in- dicateur de niveau magnétique 13, qui indique le niveau de l'eau à l'aide du flotteur 14 et qui, en cas de pertes d'eau dans le système de chauffage et de réfrigération, commande la soupape d'admission 15, de façon telle que de l'eau sous pression est introduite dans le système jusqu'à compensation des pertes.
Lorsque le niveau de
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l'eau est trop élevé, l'indicateur de niveau 13 commande la soupape d'évacuation 16, l'eau s'écoulant alors jusqu'à ce que le niveau normal soit de nouveau atteint.
Dans le récipient principal 1, agencé comme ther- mostat, sont prévus un système de réfrigération 17 et un système de chauffage 18; les deux systèmes sont commandés au besoin, par exemple par l'intermédiaire du thermo-élé- ment 19, de manière à ce que l'eau qui s'écoule du récipient principal 1 soit introduite dans le système de chauffage et de réfrigération à la température constante désirée, réglable manuellement ou par commande déclenchée par la température de réaction.
Le système de chauffage et de réfrigération fonc- tionne de la façon suivante :
On fait arriver, par le bas, par l'intermédiaire de la soupape 20, de l'eau dans le système de chauffage et de réfrigération, jusqu'à ce qu'il soit rempliet que le récipient auxiliaire indique le niveau d'eau désiré. On met ensuite le récipient auxiliaire 2 et le récipient-tam- pon 11 sous la pression d'azote nécessaire, après quoi on fait fonctionner la pompe 4, le serpentin réfrigérant 10 et la commande pour le chauffage et la réfrigération. Lors- que la température de réaction est atteinte, on peut faire passer les participants à la réaction à travers le réacteur.
L'eau dans le récipient auxiliaire '2 reste froide, de sor- te que lors du chauffage du récipient principal, il ne se produit pas une augmentation de la tension partielle de vapeur d'eau dans le.récipient auxiliaire.
Grâce à la présente invention, il est possible ,d'utiliser, en toute sécurité de service, de l'eau chaude comme agent réfrigérant pour des réactions chimiques. Les défauts des procédés mentionnés connus jusqu'à présent, dans lesquels il est fait usage d'eau sous pression, no- tamment la formation de bulles de vapeur d'eau et le mau-
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vais passage de la chaleur qui en résulte aux parties du réacteur à refroidir, peuvent être évités avec sûreté. Le montage de soupapes d'étranglement étant superflu, le travail des pompes est réduit.
REVENDICATIONS.-
1.- Procédé pour empêcher la formation de bulles de vapeur dans des récipients de réaction chauffés et re- froidis avec de l'eau sous pression, notamment dans des tubes à double paroi, caractérisé en ce qu'on refroidit l'ea qui se trouve dans un récipient auxiliaire spécial re- lié au système rempli d'eau chaude, à une température in- férieure à la température de l'eau de cyclage et qu'on maintient simultanément par introduction d'un matelas de gaz constitué d'air ou d'azote , dans le récipient auxiliai- re une pression supérieure à la tension de saturation de vapeur qui s'établit à la température maximale de l'eau chaude, le courant d'eau chaude étant conduit uniquement à travers le système rempli d'eau chaude, mais non à tra- vers le récipient auxiliaire.